MODELAGEM DE BIORREATORES EM SÉRIE E COM RECICLO PARA A PRODUÇÃO DE ETANOL E ESTUDO DE CASO DE UMA USINA DE ÁLCOOL

Fatores ambientais, econômicos e políticos têm elevado o interesse das nações pela utilização de etanol como alternativa aos combustíveis fósseis veiculares. Para suprir a demanda mundial, potencializar a produção obtenção de etanol através de modelos matemáticos de simulação e otimização dos processos é altamente desejável. O presente trabalho consistiu em realizar a modelagem e simulação computacional de quatro biorreatores contínuos em série para a produção de etanol. Para isso, um estudo de caso industrial real foi realizado, a partir do trabalho de Porto (2005). A revisão bibliográfica abordou a fermentação alcoólica em âmbito industrial e a modelagem computacional do processo fermentativo. A modelagem do estudo de caso foi baseada em balanços de massa, os quais englobam a cinética do processo fermentativo, obtendo-se um sistema de equações diferenciais não lineares com doze equações com doze incógnitas que foi resolvido através do software SCILAB. As equações foram resolvidas por método numérico de Runge-Kutta de quarta ordem. Foi escolhido o modelo cinético de Andrietta (2003), o qual considera possíveis inibições pelo substrato, produto e biomassa. Comparou-se os resultados obtidos nesse trabalho com os resultados de Porto (2005) notando que os resultados de Porto (2005) tiveram resultados aquém dos obtidos nesse trabalho. No estudo de caso observou-se a necessidade de inserir correntes extras de substrato nos biorreatores dois, três e quatro de forma a garantir a continuidade do processo de fermentação. Com isso, na simulação, obteve-se um aumento de vinte e dois por centro em termos de produção de etanol comparado ao processo industrial citado por Porto (2005). O trabalho foi realizado com êxito, pois as modificações no processo industrial resultaram em uma maior produção de etanol.